EXAMENSARBETE Parametrisering av cirkulationsplats typ D Erik Smiding Civilingenjörsexamen Arkitektur Luleå tekniska universitet Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser
Sammanfattning Sammanfattning Projektering i byggbranschen är tids- och resurskrävande och ofta ställs projektörer inför uppgiften att utforma samma lösning i flera olika projekt. Det är vanligt att kopiera och anpassa ritningsunderlaget mellan olika projekt om lösningarna är likartade. Idag har många byggföretag utvecklat egna standarder för ett mer produktorienterat och modulariserat byggande, speciellt inom bostadsbyggandet. Många forskare anser att ett produktfokuserade arbetssätt kan effektivisera byggandet. För att undersöka om det är möjligt att också standardisera lösningar för infrastrukturprojekt genomfördes en fallstudie med syfte att utveckla en konfigurator som skall kunna producera specifikationer för utformning av cirkulationsplatser. Genom den enkätundersökning som genomfördes kunde slutsatser dras om vilka typer av cirkulationsplatser som var de vanligaste att projekteras vid Tyréns. I Vägor och Gators utformning, som ges ut av Trafikverket på uppdrag av Sveriges kommuner och landsting, undersöktes parametrarna som bestämmer utformningen av cirkulationsplatser. Parametrarna implementerades som regler och domäner i CAD-programmet SolidWorks genom dess plug-in Tacton Studio. Tacton Studio används för att programmera användargränssnittet i konfiguratorn. Vid jämförelse blev slutsatsen att konfiguratorn kan producera specifikationer till 54% av Tyréns projekterade cirkulationsplatser årligen. Det innebär en tidsbesparing på 144 timmar/år vid fullt utnyttjande av konfiguratorn. Resultatet visar att det är möjligt att implementera parametriserade standardlösningar i infrastrukturprojekt. III
Abstract Engineering design in construction is time and resource intensive and designers often face the task of designing almost the same solution in different projects. It is common to copy and adapt the production drawings between projects if the solutions are similar. Today, many construction companies have developed their own standards for a more product-oriented and modular construction, especially in residential construction. Many researchers believe that a product-focused approach can streamline construction operations. To investigate whether it is possible to standardize solutions in infrastructure projects a case study was carried out at Tyrens with the aim to develop a configuratorfor the production of specifications of roundabouts. A survey was conducted to evaluate the types of roundabouts that were most commonly be designed at Tyréns. In the design rules of streets and roads, issued by the Swedish Transport Administration, the parameters that determine the design of roundabouts was examined. These parameters was then implemented implemented as rules and domains in the CAD program SolidWorks through its plug-in Tacton Studio. Tacton Studio is used to program the user interface of the configurator. By comparison, the conclusion was that the configurator can produce specifications of about 54% of Tyréns planned roundabouts annually. The time saved annually is 144 hours / year upon full use of the configurator. The result shows that it is possible to implement parameterized standard solutions in infrastructure projects. IV
Innehållsförteckning Innehållsförteckning SAMMANFATTNING... III ABSTRACT... IV INNEHÅLLSFÖRTECKNING... V FÖRORD... IX FÖRKORTNINGAR... XI 1 INLEDNING... 1 1.1 Bakgrund... 1 1.2 Syfte och mål... 2 1.3 Forskningsfrågor... 2 1.4 Omfattning och avgränsningar... 3 2 METOD... 4 2.1 Fallstudie... 5 2.2 Datainsamling... 5 2.3 Kvantitativ enkätundersökning... 5 2.4 Kvalitativ intervjustudie... 5 3 TEORI... 7 3.1 Cirkulationsplatser... 7 3.1.1 Val av korsningstyp... 7 3.1.1.1 Referenshastighet... 8 3.1.1.2 Trafikflöde... 8 3.1.1.3 Fordonstyper... 8 3.1.1.4 Trafiksäkerhet... 9 3.1.1.5 Miljö... 10 3.1.1.6 Anläggnings-, drift- och underhållskostnader... 10 V
3.1.2 Cirkulationsplatsens utformning... 10 3.1.2.1 Rondellutformning... 11 3.1.2.2 Tillfart och Frånfart... 11 3.1.2.3 Antal körfält... 12 3.1.2.4 Utformning för gående och cyklister... 12 3.1.3 Cirkulationsplatstyper... 12 3.1.5 Huvudmått... 13 3.1.5.1 Yttre radie... 13 3.1.5.2 Rondellradie... 13 3.1.5.3 Utrymmesklass... 13 3.1.5.4 Körfältsbredd... 15 3.1.6 Vägren... 17 3.2 Mass-Kundanpassning... 17 3.2.1 Produktplattformar... 18 3.2.2 Produktarkitektur... 19 3.2.3 Modularisering... 21 3.2.4 Parametrisering... 21 3.2.5 Konfiguration... 21 4 BEHOVSUTREDNING... 23 4.1 Internundersökning... 23 4.2 Resultat av enkätundersökning... 24 4.3 Analys av enkätundersökning... 26 4.4 Slutsatser från enkätundersökning... 26 5 KONFIGURATORUTFORMNING... 27 5.1 Modellen... 27 5.1.1 Sketch... 27 5.1.2 Part... 28 5.1.3 Assembly... 28 5.2 Tacton Studio... 29 5.2.1 Component... 29 5.2.2 Attribut... 30 5.2.3 Constraints... 31 5.2.4 Tables... 31 5.2.5 User Interface... 33 5.4 Skapandet av en Cirkulationsplatskonfigurator... 35 5.4.1 Implementering av parametrar från VGU till konfiguratorn36 5.4.1.2 Utformningen av Cirkulationen... 39 5.4.1.3 Export från konfigurator till DWG-format... 42 6 RESULTAT... 43 VI
Innehållsförteckning 6.1 Beskrivning av Resultat... 43 6.2 Jämförelse mellan resultat och slutsatser från enkätundersökning 52 6.2.1 Likheter och skillnader... 52 6.3 Lönsamhet... 53 6.3.1 Tidsåtgång... 53 6.3.2 Kostnad... 54 7 DISKUSSION... 57 7.1 Utvecklingsmöjligheter... 57 7.2 Övriga diskussionspunkter... 58 8 SLUTSATSER... 59 8.1 Svar på forskningsfrågor... 59 REFERENSER... 61 Muntliga källor... 61 Elektroniska källor... 61 Tryckta källor... 62 Artiklar... 62 BILAGA 1... 64 BILAGA 2... 65 VII
Förord Förord Jag vill rikta ett stort tack till Patrik Jensen och Tyréns som har möjliggjort genomförandet av denna studie, till Stina som har stöttat mig genom hela processen samt Thomas Olofsson som kritiskt har granskat och kommenterat innehållet. IX
Förkortningar Förkortningar CAD DWG GC P Bb Lps Lspec LBn SW UA UI UK VGU Computer Aided Design Drawing filformat Gång och Cykel Personbil Boggibuss Lastbil med påhängsvagn Specialfordon Stora Lastbilar och Bussar SolidWorks Uppdragsansvarig User Interface Utrymmesklass Vägor och Gators Utformning XI
1 INLEDNING 1.1 Bakgrund Projektering i byggbranschen är en tids- och resurskrävande process. Nya versioner och revideringar av förslag för att tillfredsställa betsällaren är standard i varje projekt. Projekterare möter ofta uppgiften att utforma samma typ av lösning i flera olika projekt. I princip upprepas samma utformning mellan projekten. Exempel på objekt som är repeterbara kan vara hissgropar, cirkulationsplatser och trapphus. I dagens projektering används i stor utsträckning copy-paste mellan projekten med varierande grad av justeringar (Malmgren et al, 2011). I den tillverkande industrin har modulariserade standardprodukter utvecklats för att minska variantfloran. Scania har utvecklat moduler som sammansätts till olika varianter av lastbilar som passar beställarens syften (Scania, 2012). Denna utveckling står även byggindustrin inför med de allt mer industrialiserade byggarna som agerar på den svenska marknaden. Många byggföretag har utvecklat egna system för mer modulariserat byggande. Bland annat driver Skanska sitt projekt ModernaHus som syftar till att utföra så standardiserade projekt som möjligt med hjälp av modulbyggande (Skanska, 2012). Per-Erik Josephson och Lasse Saukkoriipi har i sin rapport Slöseri i byggprojekt (2005) visat att ca 5 % av produktionskostnaderna utgörs av slöseri vid projekteringen. För att få bukt med slöseriet anser forskare att produktfokuserat arbetssätt är lösningen (Lessing, 2006; Gerth, 2008). Genom att programmera en lösning så att den är parametriserad innebär att projekterare tar steget från projektspecifika lösningar till mer standardiserade lösningar. Detta innebär praktiskt att när man projekterar så anges mått via inmatning i en dialogruta och sedan genereras ritningen automatiskt. På detta sätt finns samtliga lösningar för projektet inbyggt i den parametriserade modellen. Winch, (2003), menar dock på att standardisering och konfigurering inom byggbranschen är begränsad. Hittills 1
har endast ett fåtal aktörer lyckats implementera produktion analog med den tillverkande industrin. Som längst har utvecklingen kommit i Japan där hustillverkarna har nått en kapacitet på ca 50000 volymer/år. Infrastruktur- och höghusprojekt är enligt Winch för komplext för att kunna standardisera och mass-producera. Tyréns är ett av konsultbolagen i byggbranschen som har börjat utreda möjligheterna med att använda parametriserade lösningar för olika projekt. Under våren 2012 tilldelade Patrik Jensen på Tyréns en projektgrupp i kursen Utvecklingsprojekt vid Luleå Tekniska Universitet ett projekt där en utredning skulle ske huruvida det var möjligt att parametrisera en cirkulationsplats av typ D1. Resultaten av detta projekt skall vidareutvecklas inom ramen för detta examensarbete för att undersöka om det är möjligt att parametrisera cirkulationsplatser av samtliga typer för implementering i infrastrukturprojekt. 1.2 Syfte och mål Syftet med exjobbet är att visa att det är praktiskt möjligt att arbeta med produktkonfiguratorer inom infrastrukturprojekt. Målet är att utveckla en konfigurator för cirkulationsplatser av typ D. 1.3 Forskningsfrågor För att klargöra om det är möjlig att nå målet har ett antal forskningsfrågor ställts upp. Dessa frågor ska guida mig genom examensarbetet för att visa om det finns behov och om det är möjligt att arbeta med produktkonfiguratorer i infrastrukturprojekt. Finns det ett behov att parametrisera cirkulationsplatser av typ D? För att överhuvudtaget veta om det är nödvändigt att parametrisera cirkulationsplatser bör behovet utredas. Detta görs genom att undersöka tidsåtgången som krävs för att projektera cirkulationsplatserna samt hur många av dessa som görs per år. Informationen kan sedan ställas mot utvecklingen av konfiguratorn. Är parametrisering av cirkulationsplatser lönsamt, m a p tid och kostnad? Med hjälp av den fallstudie som gjorts samt intervjuer med sakkunniga på Tyréns utreds om den parametriserade modellen är lönsam både med avseende på tid samt kostnad. Det är viktigt för Tyréns att veta om investeringen i utvecklingsområdet parametrisering blir lönsam. 2
Hur ska parametriseringen utföras så att cirkulationsplatsen kan implementeras i byggprocessen? Själva parametriseringen som utförs i projektet är viktig att den följer de regler, normer och standarder som gäller i branschen. Samtidigt ska parametriseringen dokumenteras så att utvecklingen av konfiguratorn kan bli repeterbar. Metoden som utvecklas skall kunna implementeras i Tyréns dagliga verksamhet vilket gör det viktigt att noga analysera hur parametriseringen utförs. Hur skall konfiguratorn av cirkulationsplatser underhållas? En paramertriserad modell håller inte för evigt. Underhållet är viktigt att undersöka med ett livscykelperspektiv för att utreda om det är möjligt att hålla modellen uppdaterad enligt VGU samt smidigheten att uppdatera modellen. 1.4 Omfattning och avgränsningar Vid projektering av cirkulationsplatser är det många aspekter som måste utredas. För denna fallstudie skall Trafikverkets publikation VGU 2004 tillämpas samt Patrik Jensen, expert inom konfiguration samt vägprojektören Per Bergströms expertis användas som underlag vid parametriseringen. I VGU anges samtliga aspekter som skall beaktas vid projektering av cirkulationsplatser. Miljö och kostnader är de två aspekter som denna undersökning ej kommer att behandla då dessa aspekter inte påverkar cirkulationsplatsernas funktionella utformning. Enligt Trafikverkets konstruktionsgång för detaljutformning av cirkulationsplatser finns tre punkter vilka behandlar GC-trafik, belysning och skyltning. Dessa punkter kommer ej att parametriseras i denna fallstudie då det under projektet vid LTU upptäcktes att komplexiteten som dessa punkter medför kan bli svår att implementera. Dessa punkter kan istället kompletteras med hjälp av 2D-ritverktyg senare i processen. Under utvecklingsprojektet i kursen vid LTU skapades en parametrisering för cirkulationsplatstyp D1. Denna skall utvecklas till att även innefatta typerna D2 och D4 vilka är de typer som ej har avböjning. Ett försök skall även göras att parametrisera typ D3. För utredning av tidsåtgång och projektkostnader skall endast sakkunniga på Tyréns tillfrågas då den parametriserade modellen skapas för att implementeras i deras unika organisation. Metoden som skall skapas genom parametriseringen anpassas efter Tyréns nuvarande modell med hjälp av Patrik Jensen och Per Bergström. 3
2 METOD För att kunna visa att det är möjligt att använda produktkonfiguratorer inom infrastrukturprojekt har en metod utformats som medger en möjlig lösning på problemställningen. Från den teoribas som skapas genom litteraturstudien ska en behovsutredning utformas som svarar på om det finns behov att parametrisera cirkulationsplatser av typ D. Utveckling av en konfigurator sker sedan genom en fallstudie där även validering av lösningen sker genom ett resultat där cirkulationsplatsen implementeras i byggprocessen och där lönsamheten diskuteras. Realiabiliteten diskuteras därefter med utgångspunkt från resultatet och slutsatserna. Arbetsgången åskådliggörs med processflödesschemat nedan; Utveckling av konfigurator Teori Validering (Intervjustudie) (Resultat) Behovsutredning 4
2.1 Fallstudie En fallstudie utförs för att kunna visa att parametrisering och standardlösningar inom infrastrukturprojekt är möjligt. I fallstudien ska en konfigurator utvecklas som ska kunna producera specifikationer till cirkulationsplatser projekterade på Tyréns AB. Fallstudien ska mynna i ett resultat där konfiguratorn praktiskt utformar en cirkulationsplats som kan implementeras i byggprocessen. Validering av fallstudien sker genom att besvara ett antal forskningsfrågor huruvida det är tekniskt/ekonomiskt möjligt att utveckla en konfigurator för utformning av cirkulationsplats av typ D som går att implementera i en situationsplan med de parametrar som inhämtats. 2.2 Datainsamling Innan fallstuden startas ska en datainsamling ske. Datan inhämtas för att samla kunskap om cirkulationsplatser och dess praktiska uppbyggnad. Data inhämtas från Trafikverkets publikation Vägor och Gators utformning (VGU, 2004) som innehåller de parametrar dvs. regler, standarder och normer som styr utformningen av cirkulationsplatser i Sverige. Data kommer att analyseras och tabuleras noggrant så att rätt parametrar väljs ut till fallstudien. 2.3 Kvantitativ enkätundersökning För att kunna utreda om Tyréns AB har ett behov att parametrisera cirkulationsplatser för infrastrukturprojekt ska en kvantitativ enkätstudie genomföras som skickas ut till projektansvariga för cirkulationsplatser. Enkätundersökningen ska ge svar på hur stort antalet cirkulationsplatser som projekteras på Tyréns under ett år är samt vilka typer av cirkulationsplatser som är de vanligaste. Genom denna enkätundersökning så valideras behovet av att parametrisera cirkulationsplatser hos Tyréns. 2.4 Kvalitativ intervjustudie Vid tids- och kostnadsjämförelser är det viktigt att ha kunskap om hur verksamheten fungerar internt. En kvalitativ intervjustudie genomförs där sakkunniga på Tyréns ska utfrågas om tidsåtgång och kostnader associerade med projektering av cirkulationsplatser. Intervjustudien ska resultera i en kalkyl och en diskussion om huruvida konfiguratorn är lönsam för Tyréns. 5
6
3 TEORI Första delen av teorikapitlet behandlar datainsamling av parametrar för cirkulationsplatser. För att kunna parametrisera cirkulationsplatser krävs djup kunskap om orsakerna till dess utformning. Dessa utreds av Trafikverket i publikationen Vägor och Gators utformning (2004) som skall analyseras för att skaffa goda kunskaper om cirkulationsplatsers uppbyggnad och dess påverkande parametrar. I den andra delen utreds begreppet masskundanpassning och dess plats i forskningsområdet kring konfiguration. 3.1 Cirkulationsplatser Utformningen av Cirkulationsplatser regleras i Sverige av Trafikverket genom Vägar och Gators utformning (VGU, 2004). VGU är en publikation som ges ut av Trafikverket och Sveriges kommuner och landsting och innehåller råd och instruktioner för hur vägar och gator kan utformas (Trafikverket, 2012). Den senaste versionen av VGU utgavs 2004. Cirkulationsplatser regleras under kapitlet för korsningar där cirkulationsplatser utgörs av korsningstyp D. 3.1.1 Val av korsningstyp Cirkulationsplatser lämpar sig där sekundärvägsandelen ligger över 25-30% av trafikflödet eller där situationen ter sig så att cirkulationsplatsens egenskaper är fördelaktig (VGU, 2004). Cirkulationsplatser utgör inskränkningar på framkomligheten för primärvägen men påverkar framkomligheten på sekundärvägen positivt. Restidsförlusten vid val av cirkulationsplats jämfört med andra mindre korsningstyper ligger mellan 3 och 7 sekunder enligt forskning utförd av Trafikverket (VGU 2004). Effekten på trafikflödet blir mindre då sekundervägsandelen blir större. Vid 50 % nås ett optimalt förhållande. För trafiksäkerheten är cirkulationsplatser viktiga då olyckskvoten är mindre vilket beror på att hastigheterna i cirkulationen är mindre jämfört med andra korsningstyper, korsningsvinkeln är låg mellan inkommande och 7
cirkulerande fordon samt att körfältet är enkelriktat. Med anledning av detta väljs vanligen cirkulationsplatser vid korsningar där olyckskvoten är stor (högre än 1,0 genomsnittsolycka per år för dimensionerat år) eller där sekundär- och primärkvoten av trafikflödet är ungefär lika stora. Vid utredning av vilken korsningstyp som skall väljas undersöks följande punkter; Referenshastighet Trafikflöde Fordonstyper Trafiksäkerhet Miljö Anläggnings- drift- och underhållskostnader Dessa parametrar ligger till grund för valet av korsningstyp. 3.1.1.1 Referenshastighet Referenshastigheten bestäms av den högst tillåtna hastigheten i cirkulationsplatsen. För cirkulationsplatser bestämmer referenshastigheter hur stor minimiradien för infarterna skall vara. Blandad trafik dvs gång och cykeltrafik avgör om referenshastigheten i cirkulationen kan vara 50 km/h eller 30 km/h. För korsningar gäller allmänt tillåtna referenshastigheter VR30, VR50, VR70, VR90 och VR110 (VGU, 2004). För cirkulationsplatser specifikt är endast VR30 och VR50 tillåtna hastigheter. 3.1.1.2 Trafikflöde Trafikflödet mäts med vad Trafikverket kallar Dh-DIM. Dh-DIM är en normal vardagsmaxtimme som mäts under det dimensionerade året vilket normalt innefaller 20 år efter nybyggnation av en korsning. Vid mätning under den dimensionerande timmen skall medelhastigheten i korsningen ej sjunka 10 km/h under referenshastigheten. Belastningsgraden i korsningen får ej heller överstiga 0,8 för att korsningen skall påvisa god standard (VGU, 2004). Belastningsgraden är en kvot mellan aktuellt flöde och cirkulationsplatsens beräknade kapacitet. Trafikflödet påverkar valet av antalet körfält i cirkulationen och är därför viktig att analysera vid utformningen av cirkulationsplatsen. 3.1.1.3 Fordonstyper 8
Vilka fordonstyper som skall trafikera cirkulationsplatsen är viktig för dess utformning. I VGU finns 17 typfordon definierade som uppfyller normala egenskaper hos personbilar, bussar, lastbilar och lastbilskombinationer, se tabell 1. För samtliga fordon finns bestämda standardmått som används för att bestämma bredden på infartsvägarna till cirkulationsplatsen samt körfältsbredden inne i cirkulationen. Följande fordon är definierade i VGU (VGU 2004). Tabell 1. Fordonstyper vid dimensionering av korsningar Beteckning Typfordon Bredd (m) P Personbil 1,8 Ph Personbil med husvagn 2,3 LBm Små lastbilar 2,2 Los Oljebil, sopbil 2,55 LBn Stora lastbilar och bussar 2,55 Bf Förlängd normalbuss 2,55 Bb Boggibuss 2,55 Bbsa Boggibuss med styrd bakre axel 2,55 Bl Ledbuss 2,55 Lps Lastbil med påhängsvagn 2,6 Lskog Skogsbil 2,55 Ts Traktor med släp 2,2 S Skördetröska 6,0 Lmod Modulfordon 2,6 Lspec Specialfordon 2,6 Lu Utryckningsfordon 2,55 Ldrift Driftfordon 2,6 Vid projektering av cirkulationsplatser används fem olika typer vid dimensionering; Bb, Lps, Lspec, Lps + P samt Lps + Lps. Dessa fordon representerar i stort resterande fordons köregenskaper. 3.1.1.4 Trafiksäkerhet Cirkulationsplatsernas påverkan på trafiksäkerheten utvärderas så att förväntade risknivåer inte överskrider acceptabla gränser. Den standard som används är genomsnittsolycka per år för dimensionerat år där risknivån ej för 9
överstiga 1,0. Vid höga nivåer vid mätning är det vanligt att större korsningstyper väljs, till exempel cirkulationsplatser. Trafiksäkerheten är viktig att beakta då separationsformen för GC-trafik ska väljas. Vid höga risknivåer vill man skilja på GC-trafik och fordonstrafik. Vid låga risknivåer och hastigheter kan blandad trafik finnas. Enligt Trafikverket reducerar cirkulationsplatser bilolyckor med uppemot 75% jämfört med 4- vägskorsningar och signalkorsningar (Effektsamband 2000, uå) samt gör även korsningen säkrare för fotgängare och cyklister. 3.1.1.5 Miljö Trafikanläggningens miljöpåverkan kan i vissa fall påverka dess utformning. Dessa miljöeffekter utvärderas i Effektsamband 2000 publikation 2001:78 av Trafikverket (Effektsamband 2000, uå). 3.1.1.6 Anläggnings-, drift- och underhållskostnader Ur samhällsekonomisk synpunkt är det viktigt att beakta korsningstypens kostnader. Kostnaderna påverkas av effekter som redovisas i Trafikverkets publikation Effektsamband 2000 drift och underhåll (Effektsamband 2000, uå). 3.1.2 Cirkulationsplatsens utformning Huvudelementen i cirkulationsplatsens utformning består av cirkulation, rondell, tillfart och frånfart där cirkulationen är körfältet runtomkring rondellen. Utformningen av huvudelementen utförs med utgångspunkt i följande punkter: Rondellutformning Tillfart och frånfart Antal körfält Utformning för gående och cyklister En mer utförlig beskrivning av cirkulationsplatsens utformning återfinns i kapitel 5.4. 10
3.1.2.1 Rondellutformning Rondellen kan anta tre olika former, normal-, liten- och minicirkulationsplats. Normal cirkulationsplats: En normal cirkulationsplats har en ej överkörbar rondell med en rondellradie på minst 11 m. Cirkulationsplatsen ska utformas så att de normalt förekommande fordonen kan passera utan att fordonen överskrider cirkulationsplatsens ytterkanter. Liten cirkulationsplats: En liten cirkulationsplats har en delvis överkörbar rondell med inre rondellradie på minst 2 m och en yttre rondellradie på minst 7 m. Rondellradien skall ligga mellan 7-11 m där den yttre delen är överkörbar med något förhöjd yta så att normalt förekommande fordon kan passera. Minicirkulationsplats: Minicirkulationsplatsen har en helt överkörbar rondell och har en radie på mindre än 7 m. Rondellen utformas så att samtliga förekommande fordon kan passera dock ej så att hela rondellen överskrids helt. Undantag gäller för specialfordon. Utöver dessa specifikationer väljs rondellens storlek med avseende på tillgängligt utrymme i närliggande miljö och bebyggelse samt för den trafiksituation som gäller på platsen. Enligt Trafikverket ger en rondell med radie mellan 11 och 20 m bäst trafiksäkerhet (VGU, 2004). 3.1.2.2 Tillfart och Frånfart Det finns två viktiga parametrar att beakta vid utformning av tilfarts- och frånfartsvägar; Radier större än 100 m vid utformning för 50 km/h är ej tillåtna. Minsta radien ska uppstå på tillfarten för att sedan öka eller vara konstant. Radier större än 50 m vid utformning för 30 km/h är ej tillåtna. Samma utformning av radierna som för 50 km/h gäller här. Trafikverket anser att avböjda tillfarter (typ D3) är viktig där GC-trafik existerar för att hålla nere hastigheten intill cirkulationen. Avböjning är extra viktigt i cirkulationsplatser där höga hastigheter på tillfartsvägen är tillåtna (VGU, 2004). 11
3.1.2.3 Antal körfält Antalet körfält som ska finnas i en cirkulationsplats beror av trafikflödet som finns i den existerande korsningen. Antalet körfält bestäms genom en körfältsanalys som görs på tillfarten, frånfarten samt för cirkulationen. Vanligen väljs fler körfält där trafikflödet överstiger 20-25000 fordon per dygn då även flödet är jämnt fördelat över den dimensionerande timmen. Servicenivån skall uppfyllas enligt de standardnivåer för belastningsgrad som är upprättade av Trafikverket (VGU, 2004). Enligt Trafikverket medför två körfält ca 20% högre olyckskvot varför man bör undvika att projektera två körfält såtillvida att kapaciteten tillåter det. Vid två körfält bör fordon och GCtrafik planskiljas (VGU, 2004). Två körfält medför även att endast ej överkörbar rondell kan utnyttjas för projektering. 3.1.2.4 Utformning för gående och cyklister GC-trafik kommer ej att behandlas för denna fallstudie. 3.1.3 Cirkulationsplatstyper Vid nybyggnationer där korsningstypen D (cirkulationsplatser) valts finns fyra olika principlösningar att välja mellan; D1-4. Dessa principlösningar medger olika egenskaper beroende på vad avseendet med cirkulationsplatsen är. Figur 1 Principlösningar för Korsningstyp D Enligt Trafikverkets detaljutformning för korsningar är standardkorsningskurvor, D2 och D3, de lösningar som är bäst anpassade till fordonens körspår samt ger minst körytor (VGU, 2004). Typ D3 är även den 12
cirkulationsplats som medför störst hastighetsreduktion tack vare de avböjda infarterna. Symmetriska korsningskurvor byggs vanligen där man i tätort vill ha ett speciellt arkitektoniskt uttryck. Det är även vanligt förekommande med GC-trafik vilket medför hastighetsreduktioner även i frånfarterna. Enligt Trafikverket är cirkulationsplatstyp D4 lämplig där cykeltrafik ska vara tillåten i cirkulationen (VGU, 2004). Även kombinationslösningar är möjliga där antingen primär- eller sekundärväg utgörs av avböjda tillfarter för att reducera den inkommande trafikens hastighet. 3.1.4 Hastighet Hastigheter som är tillåtna genom cirkulationsplatsen är 50 km/h eller 30 km/h och beror på separationsformen för GC-trafik. Då GC-trafik finns i samma plan som resterande trafik så ska hastigheten dimensioneras till 30 km/h och i övriga fall ska hastigheten dimensioneras till 50 km/h (VGU, 2004). 3.1.5 Huvudmått Under huvudmått ingår yttre radie, rondellradie, utrymmesklass (körmån) samt körfältsbredd (körvidd + körmån). 3.1.5.1 Yttre radie Den yttre radien är beroende av rondellradiens storlek samt körfältsbredden i cirkulationen. Det finns ingen gräns för hur stor den yttre radien kan vara. Dock begränsas denna parameter av ekonomiska skäl till att vara så liten som möjligt i förhållande till den trafik som råder vid cirkulationsplatsen (VGU, 2004). 3.1.5.2 Rondellradie Se 3.1.2.1 Rondellutformning. 3.1.5.3 Utrymmesklass Utrymmesklassen har tillkommit till följd av de olika fordonstypernas körsätt i cirkulationen. Långa fordon behöver en större körarea och en större buffert vid inner- och yttersidan av fordonet. Utrymmesklassen bestämmer vilken körmån (buffert) som ska finnas i cirkulationen och definieras med fordonstyp Lps med eller utan vägren samt Lspec för utrymmesklass D enligt figur 2. Hastigheten som är tillåten i cirkulationen påverkar hur körmånen ska dimensioneras enligt tabell 2. 13
Tabell 2 Utrymmesklass Figur 2 Utrymmesklasser och körarea (VGU, 2004) 14
3.1.5.4 Körfältsbredd Körfältsbredden beräknas genom att addera körfältens körvidd med körmånen för den bestämda utrymmesklassen. Körfältsbredden är vidare beroende av vilken hastighet som tillåts i cirkulationen, vilka fordonstyper som ska trafikera cirkulationsplatsen samt hur många körfält som cirkulationsplatsen är dimensionerad för. Trafikverket använder för sina beräkningar fordonstyperna Lps, P, Lspec och LBn. De dimensioner som gäller för körfältsbredden i cirkulationen vid olika antal körfält kan avläsas i tabell 3 och tabell 4. Tabell 3 Körfältsbredd vid två körfält (VGU, 2004) Körfältsbredden för en enfältig cirkulationsplats kan beräknas genom ett samband skapat av Trafikverket för olika typer av fordon enligt figur 3. Figur 3 Samband mellan Ytter- och innerradie (VGU 2004) 15
Ett annat sätt att bestämma körfältsbredd för enfältiga cirkulationsplatser är att utläsa värden bestämda av Trafikverket i tabell 4 där bredden är beroende av rondelltyp, rondellradie samt utrymmesklass. Tabell 4 Körfältsbredd vid ett körfält och dimensionerad hastighet VR50 (VGU, 2004) Körfältsbredden i till- och frånfarter är enligt Trafikverket beroende av fordonstyp och körareans inre radie. Körarean beror av trafikens körsätt genom rondeller och kan variera starkt mellan cirkulationsplatser, se figur 2. Ett samband har skapats av Trafikverket mellan kanalbredd och dess innerradie så att erforderlig körfältsbredd kan beräknas. Detta samband åskådliggörs i figur 4. Figur 4 Samband mellan kanalbredd och dess innerradie för olika fordonstyper (VGU, 2004). 16
För två körfält i till- och frånfarter tillämpas andra dimensioner på körfältsbredden. På körfältsbredden appliceras då en ny parameter, andelen tung trafik, vilket påverkar körfältsbredden nämnvärt. Körfältsbredder för tvåfältiga till- och frånfarter kan avläsas i tabell 5. Tabell 5 Körfältsbredd för till- och frånfarter vid två körfält (VGU, 2004) 3.1.6 Vägren Vägrenen har ett komplicerat samband till cirkulationsplatsens utformning. Vägren kan konstrueras för samtliga cirkulationsplatsutformningar. Vägrenen har olika egenskaper som beror av vilken typ av utrymmesklass som väljs. Vid beräkning av erforderlig körfältsbredd tas hänsyn till vilken innerradie som kanalen har genom cirkulationsplatsen. Vid en cirkulationsplats där utrymmet kräver en mindre rondellradie kan utrymmesklass UKB eller UKC väljas som innebär att fordon beräknas använda vägrenen vid cirkulation. Vägrenen räknas då in i ytterradien för dessa cirkulationsplatser (Per Bergström, 2012). Denna funktion åskådliggörs i figur 2. 3.2 Mass-Kundanpassning Under 1900-talet har utvecklandet av massproduktion skett i snabb takt i världens industrier. Utvecklingen har gått från hantverksutförande till masskundanpassning genom smarta maskiner, modularisering och konfigurationssystem. För byggbranschen har denna utveckling inte skett i samma utsträckning. Parametrisering är en viktig del i mass-kundanpassning. Det är därför viktigt att utreda vad mass-kundanpassning innebär för byggindustrin och vart parametrisering kommer in i bilden. Den allra senaste utvecklingen inom industrin är steget från mass-produktion till mass-kundanpassning. Uttrycket myntades av Stan Davis 1987 i sin bok, Future Perfect, och har sedan utvecklats av Pine II, Piller, Tseng och Jiao till att få en klar definition inom industrin; 17
" [...] att producera varor och tjänster som möter individuella kunders behov med näst intill samma effektivitet som massproduktion Klivet över till mass-kundanpassning innebär att företag använder sig av ITsystem, så kallade konfiguratorer, för att automatiskt eller på väldigt kort tid producera specifikationer till sina produkter. Detta innebär att företag kan kundanpassa ett stort antal produkter men samtidigt utnyttja alla de fördelar som finns med mass-produktion (Hvam, 2008). Redan under 1980-talet började ingenjörer experimentera med möjligheterna att skapa konfiguratorer som automatiskt kunde skapa specifikationer till företagets produkter. Utvecklingen har kommit så långt att det nu är möjligt att företagets hela produktsortiment innefattas i en och samma konfigurator. Företagen har kunnat korta ner projekteringstiden för produkterna från veckor till timmar (Hvam, 2008). Enligt många är mass-kundanpassning på väg att skapa en ny era i den producerande industrin (Sanyal, 2012; Thakur, 2011; Pine II, 1993) Enligt Hvam, (2008), är förutsättningarna för att ett företag skall kunna masskundanpassa sina produkter att företaget har produkter som är modulariserade, ett IT-system som kan konfigurera de modulariserade produkterna samt skapa specifikationer till produkterna och en marknadsstrategi som erbjuder kunder de produkter som företagets konfigurator har möjlighet att skapa. Dessa förutsättningar innebär att produktplattformar och konfiguration är kärnan i mass-kundanpassning. 3.2.1 Produktplattformar En viktig del i att kunna utveckla verksamheten mot mass-kundanpassning är att skapa produktfamiljer med hjälp av produktplattformar (Jiao et al, 2007). Detta innebär att företag skapar en grund (plattform) varpå samtliga av företagets produktvarianter (produktfamilj) kan byggas. Meyer, (1997), definierar produktplattformar som: [...] en uppsättning av delsystem och gränssnitt från vilka en ström av produkter effektivt kan utvecklas och produceras Företagen kan på detta sätt åtnjuta skalfördelar samt kostnadseffektivisera produktionen då samtliga varianter bygger på en och samma plattform. Varianterna kan sedan genom modularisering anpassas till kundernas krav samtidigt som produkten fortfarande kan massproduceras. 18
3.2.2 Produktarkitektur Produktplattformar är ett led i utvecklingen av produktatkitekturer. Produktarkitekturen kan antingen vara av integral eller modulär struktur. Den modulära strukturen är det begrepp som vidare kommer att uvecklas i detta kapitel. Produktarkitekturen kan ses som en samling komponenter som utgör en produkt. Dessa komponenter kan t ex. vara cirkulationen och infartsvägarna till en cirkulationsplats. Varje cirkulationsplats är i sig unik men dess komponenter återfinns i varje projekt. Modulär struktur innebär att dessa komponenter standardiseras så att dess utforming ser likadan ut för varje projekt så att komponenterna kan bytas ut för att skapa olika varianter av cirkulationsplatser. Denna standardisering kallas för en produktplattform, en standardstruktur varifrån varianter av produkter kan skapas. Den modulära produktstrukturen utgörs av en produktplattform som sätts ihop med moduler av standardiserade komponenter (Ulrich, K., 1995). Den modulära produktarkitekturen förenklar uppbyggnaden av produkten samtidigt som komponenterna och dess funktion är vad Ulrich kallar för one-to-one mapping vilket innebär att komponenternas funktioner är enkelt kopplade till vad komponenterna är till för att utföra. Detta begrepp kan enkelt åskådliggöras genom Ulrich s egna exempel i The role of product architecture in the manufacturing firm (1995) som gäller en släpvagn med dess komponenter och funktioner: 19
Karl Ulrich 1995 Figur 5 One-to-one mapping mellan komponenter och funktioner för en släpvagn (Ulrich, K. 1995) På samma sätt som släpvagnens funktioner kopplas till de komponenter som släpvagnen är uppbyggd av kan cirkulationsplatserna som är uppbyggda av komponenter kopplas samman med dess funktionskrav. Ju enklare kopplingen är mellan komponenterna och dess funktioner desto enklare är produkten att standardisera och mass-producera vilket vidare leder till skalfördelar och processeffektivisering (Ulrich, K. 1995). 20
3.2.3 Modularisering Figur 6 Olika typer av modularitet (Jensen, P. Licentiat. 2010) Den modulära produktatkitekturen kan vara uppbyggd på olika sätt. Ulrich definierar tre typer av modulära system; Slot-, Bus- och Sectionalmodularitet (Ulrich, K. 1995). Slot som kan överättas till svenska som placering eller stoppa in. Inom begreppet finns kapas-för-anpassning modularitet (cut-to-fit) som medger parametrisering (Jensen, P. 2010. Jensen, P. et al 2011). 3.2.4 Parametrisering Parametrisering av moduler innebär att regler och domäner kopplas till modulerna som tillåter modulen att agera inom ett visst förbestämt spann. Detta spann är alla möjliga lösningar för produktens utformning och kan kallas för produktens familj. För att kunna parametrisera krävs stöd genom CAD- och ITprogramvara som tillåter användaren att förändra modulers egenskaper med hjälp av regler och domäner. Programvaran som möjliggör parametrisering av moduler kallas för en konfigurator. 3.2.5 Konfiguration Konfiguration definieras som ett IT-system som baseras på regler skapade för att minska antalet möjliga lösningar vid utformning av en produkt. Reglerna kontrollerar modulers dimensioner så att utformningen innefattas i det spann 21
som produkten är definierad för. Programvaran som konfigurerar modellen definieras enligt Aldanondo et al (2000) som; [...] En konfigurator är en programvara som hjälper användaren att konfigurera. Den är uppbyggd av en samlad kunskap och innehåller produkten och de verktyg som hjälper användaren att hitta en utformning genom att välja komponenter Målet med en konfiguration är att få ut handlingar som stödjer produktionen. Konfiguratorn ska med hjälp av reglerna som skapas och den uppsättning av lösningar som konfiguratorn möjliggör skapa handlingar till konfigurationen så ett den går att mass-producera (Hvam, 2008). Vid uppbygnaden av konfiguratorn är det viktigt att ta hänsyn till produktplattformen och den arkitektur som produkten innehar. Konfiguratorn ska kunna återskapa de varianter som finns i produktportföljen. För att konfiguratorn ska kunna utföra detta måste en struktur skapas som följs vid implementering av produktvarianterna i konfiguratorn. Strukturen eller ramverket ska beskriva den produktfamilj och dess gränser eller domäner som konfiguratorn ska innehålla. I denna struktur kopplas produktens olika moduler samman till dess funktioner. Funktioner kan vara längd, tyngd, höjd m.m. Detta utförs med tanke på att olika moduler med helt olika uppbygnad kan utföra samma funktion i produkten (Hvam, 2008). T ex. för cirkulationsplatser så är rondellradien ett delsystem av kanalen som mäts som kontrollvärde för trafikflödet. Även tillfartsradien är ett delsystem av kanalen som mäts som kontrollvärde för trafikflödet. På detta sätt kan både rondellradien och tillfartsradien påverka trafikflödet i cirkulationsplatser trots att dess utformning ser olika ut. 22
4 BEHOVSUTREDNING För att avgöra om behovet av en konfigurator inom Tyréns AB finns så initierades en behovsutredning. Behovsutredningen kommer i följande text förklaras samt resultatet redovisas. Slutsatserna presenteras sedan i slutet av kapitlet och jämförelserna i kapitel 6.2. 4.1 Internundersökning Innan utförandet av utredningen diskuterades utformningen med min handlerade på Tyréns, Patrik Jensen. Patrik har utfört en liknande undersökning för sin hissgropskonfigurator där en enkät skapades och skickades ut till uppdragsansvariga (UA) inom hissgropskonstruktioner inom Tyréns. Utredningen för hissgropskonfiguratorn användes som mall vid utformningen av enkäten då det hade visat sig ge resultat för Patriks projekt. Enkäten syftade till att skapa ett underlag för analys av behovet av en konfigurator. Därför var det av vikt att ställa rätt frågor i enkäten så att det blev enkelt för UA att besvara frågorna samtidigt som det skulle gå att dra slutsatser från informationen i enkäten. Valet gjordes att precis som i hissgropsprojektet att mäta antalet projekt som innehöll en viss speciell utformning. Valet gjordes också att endast mäta de projekt som hade utförts under åren 2010-2011 för att det skulle ligga nära till minnes för de UA som skulle svara på enkäten. De parametrar som togs med i enkäten var: Cirkulationsplatstyp (D1, D2, D3, D4 eller annan variant) Placering av cirkulationsplats (Tätort eller landsbygd) Rondelltyp (Helt, Delvis eller Ej överkörbar) Antal anslutningar till cirkulationsplatsen (st) Storlek på rondellradie (m) UA skulle sedan mata in antalet i den ruta som motsvarade den utformning som gjordes för den specifika cirkulationsplatsen som de var ansvariga för. Med denna information skulle det gå att få ut hur stor andel av den totala mängden som utgjordes av en speciell utformning eller typ av cirkulationsplats samt även kunna avgöra om konfiguratorn kan producera de cirkulationsplatser som projekteras inom Tyréns. 23
För att kunna ta fram de projekt där Tyréns har varit med och projekterat cirkulationsplatser fanns ett behov att komma åt Tyréns projektdatabas. Per Bergström, expert inom gata och väg på Tyréns, hjälpte till att identifiera projekt där cirkulationsplatser varit inblandade då detta inte var självklart eftersom projekt ofta döps till ett projektnamn och ej indexeras med cirkulationsplats i namnet. När identifieringen var färdigställd gjordes en personlig enkät till varje UA inom gata och väg i region syd, öst och väst med de projekt där det kunde finnas cirkulationsplatser. Anledningen till att UA själva fick identifiera vilka projekt som innehöll cirkulationsplatser var att det skulle bli för tidskrävande att gå igenom samtliga handlingar för de hundratals projekt som genomförts. Enkäterna skickades sedan ut internt till 22 st UA på Tyréns för att besvaras. 4.2 Resultat av enkätundersökning Av de 22 enkäter som skickades ut var det totalt 13 st som besvarades. Tre av dessa var från UA som ej hade någon cirkulationsplats i deras projekt under 2010-11. Under tiden för enkätundersökningen slutade två av de UA som enkäten skickats till. De resterande sju enkäterna förblev obesvarade under hela utredningen. Av de tio enkäter som innehöll cirkulationsplatser fanns totalt 22 st cirkulationsplatser som projekterats mellan 2010 och 2011. En förkortad sammanställning över de svar som kommit in redovisas nedan. Den fullständiga sammanställningen finns i bilaga 1. 24
Tabell 6 Förkortad sammanställning av enkätundersökningen Utformning: Antal (st): Andel (%): D1 2 9,10% D2 6 22,30% D3 5 22,70% D4 6 27,30% Annan 3 13,60% Placering: Lansbygd 6 27,30% Tätort 16 72,70% Rondelltyp: Helt överkörbar 0 0% Delvis överkörbar 14 63,60% Ej överkörbar 8 36,40% Anslutningar: 3 st 6 27,30% 4 st 15 68,20% 5 st 1 4,50% Rondellradie intervall; 3,9m - 40,5m Figur 7 Projekterade rondellradier 25
4.3 Analys av enkätundersökning Enkätundersökningen visar tydligt att utformningen av cirkulationsplatser är väldigt diversifierad. Den visar även att vissa parametrar används långt mer sällan än andra. Den helt överkörbara rondelltypen har ej projekterats överhuvudtaget under 2010-11 samtidigt som endast en cirkulationsplats med fem infarter har projekterats. Cirkulationsplatstyperna är jämnt spridda mellan de olika valen. Den blandade cirkulationsplatstypen är endast projekterad av en enstaka projektör vilket tyder på att denna variant ej är ett mönster som gäller inom hela Tyréns. Den största andelen cirkulationsplatser projekteras i tätorten, hela 72,7%. Cirkulationsplatser på landsbygden tenderar att bli större än sina motsvarigheter i tätorten vilket även enkätundersökningen visar då samtliga rondellradier för cirkulationsplatser på landsbygden översteg 15,0m. Rondellradien har för att förtydliga datan åskådliggjorts i en plot som visar att den största andelen av cirkulationsplatserna ligger i intervallet mellan 4,0m och 20,0m. 4.4 Slutsatser från enkätundersökning För att kunna göra en så generell konfigurator som möjligt är det viktigt att beakta den data som inkommit genom enkätundersökningen. De val som ska kunna göras i konfiguratorn måste återspegla verkligheten men även vara selektiv för undantag eftersom en konfigurator sällan kommer att kunna producera samtliga möjligheter av en cirkulationsplats utformning. Av de enkäter som skickades ut kom tio svar som innehöll 22 cirkulationsplatser. Detta tyder på att det finns en hel del cirkulationsplatser som projekteras under ett år på Tyréns. Det ska tilläggas att region norr ej har ingått i enkätundersökninen. 26
5 KONFIGURATORUTFORMNING Konfiguratorn som utformas genom fallstudien för detta exjobb skall i följande kapitel beskrivas i detalj. Först förklaras grunderna så att lösningen enklare kan följas. Sedan förklaras stegvis de delar som modellen och konfiguratorn är uppbyggd av samt en förklaring till varje lösning. I förklaringarna kommer de engelska uttrycken för funktionerna i programmen att användas. 5.1 Modellen Cirkulationsplatsmodellen som skall kopplas till konfiguratorn är utformad i SolidWorks (SW) som är ett 3D-CAD-program utformat främst för tillverkningsindustrin. Programmet möjliggör parametrisering genom plug-in program. Det är enkelt att använda och har inbygda funktioner som talar om när designern har överdefinierat sin modell. Programmets funktionella uppbyggnad utgörs av Sketch, Part, och Assembly och fungerar som en hierarki där sketcherna utgör ritningen för de delar man konstruerar och sedan sammanfogar i en Assembly -modell. 5.1.1 Sketch På sketchnivån utformas de delar som sedan ska utgöra cirkulationsplatsen. Sketcherna utformas med regler som bestämmer hur linjer ska förhålla sig tillvarandra. Detta är mycket användbart för att låsa utformningen till standardiserade mått. Figur 8 Ett delsystem på Sketch-nivån 27
5.1.2 Part När sketchen är utformad och klar för att sparas kan den omvandlas till en part genom att skapa en extrude. Denna funktion skapar en tjocklek på delsystemet vilket är användbart då man ibland vill gömma parts i varandra. Parts har även möjlighet att interagera med varandra i assemblyläget. Inbäddat i den part som är gjord finns de regler som sattes för att hålla modellen inom de önskade ramarna. Figur 9 Ett delsystem i form av en "Part" 5.1.3 Assembly De delar som sammanfogas till en helhet i SW kallas för en assembly. Detta läge tillåter regler att koppla samman parts som ska användas för modellen till olika ändamål. Radier kan länkas samman och centreringen av delarna kan göras lika genom funktionen mate. Mate har i detta projekt använts endast för att placera samtliga parts i samma plan samt för att centrera de olika delarna. Kopplingarna har sedan tagits bort för att inte skapa lägen då delsystem var kopplade till släckta delsystem. För att släcka delsystem i SW används funktionen suppress. 28
Figur 10 Samtliga delsystem i en "Assembly" 5.2 Tacton Studio Programvaran som används för att konfigurera SW-modellen är Tacton Studio vilket är ett svenskt patent. Tacton Studio är ett plug-in-program till SW som kopplar regler till de mått och dimensioner som har skapats i SW-modellen så att den blir konfigurerbar. I Tacton Studio används Component, Attribut, Constraints, Tables och User Interface för att tillverka en användbar konfigurator. Dessa begrepp skall nedan förklaras ytterkligare. 5.2.1 Component Component är de byggstenar som utgör grundpelaren i Tacton Studio. För att programmet ska kunna identifiera vilken part i SW som ska konfigureras görs en koppling, mapping mellan Component och part. Figur 11 Koppling mellan Component och Part När programmet kan identifiera vilken part den ska konfigurera är det möjligt att implementera attribut. 29
5.2.2 Attribut Attribut kopplar samman konfiguratorn med de mått och dimensioner som har skapats i SW-modellen. Genom kopplingen kan attributen styra delsystemets funktioner dvs hur bred, hög, lång ett mått skall vara. Det finns ingen begränsning i programmet hur många attribut som kan skapas. Ett attribut kan styra flera mått samt att flera attribut kan styra samma mått. Attribut har även en möjlighet att vara okopplad då man vill styra något annat än ett mått i modellen. Detta är användbart vid skapandet av ett användarvänligt User Interface (UI). Figur 12 Koppling mellan Attribut och mått i modellen Varje attribut styrs med en sk Domain (Domän). Domänen bestämmer inom vilka gränser ett attribut skall vara tillåtet att styras. Domänen kan utgöras av int som är en fri parameter som tillåter värden att gå från -1000000 till +3200000 vilket även är de gränser som SW agerar inom. Boolean är den domän som kan antingen vara Ja eller Nej vilket är användbart då man vill styra om en part skall vara synlig eller ej. Den tredje och sista domänen är Tables som förklaras vidare i 4.2.4. Attributen har i konfiguratorn döpts till samma namn som måtten i SWmodellen för att lättare kunna identifiera tillhörigheten vid kopplingarna mellan programmen. 30
5.2.3 Constraints Constraints är de regler som skapas i Tacton Studio och som tillsammans med domänerna styr inom vilka gränser attribut skall agera. Constraints kan till skillnad från domäner användas till att förändra tillstånd i attribut. Reglerna kan t ex. styra om ett attribut skall vara synligt då ett annat attribut är gömt och vice versa. För detta exjobb har constraints använts för att hålla attributen inom de ramar som VGU satt upp för cirkulationsplatser. Figur 13 Constraint som styr storleken på ytterradie beroende av rondelltyp och utrymmesklass. Constraints har även en viktig funktion som startvärden på attribut. Vid uppstart av konfiguratorn hämtar Tacton Studio värden på de attribut som skall konfigureras. Om ej ett startvärde har angivits hämtar Tacton Studio värdet - 1000000 som ofta innebär att modellen imploderar (ytor i modellen korsar sig själva). 5.2.4 Tables Tables är den funktion som används när attribut ska ha bestämda värden ur en vallista. Detta är en användbar funktion då många parametrar i VGU är baserade på basvärden som hastighet och klasser varifrån mått på radier osv kan hämtas. Tables skapas och används som domän för attributen. De värden som matats in i listan används sedan som alternativ i UI när konfiguratorn startas. 31
Figur 14 Exempel där tables används för att bestämma bredden på körfält vid dimensionerande trafik Bb. Figur 15 Tables som domän för rondellradien. 32
5.2.5 User Interface I User Interface (UI) skapas utseendet på konfiguratorn. Här väljs ordningen på de attribut man vill styra, om attributen skall styras av inmatningsvärden eller av tables. Frågor kan gömmas med visibility attribute så att rätt lista används vid olika val som t ex. hastighet och antal körfält. Figur 16 Visibility attribute för utrymmesklass 50km/h Anledningen till att man vill gömma valalternativ är att det finns långt fler alternativ att välja bland från start i konfiguratorn. Under tiden som val görs i konfiguratorn så försvinner även möjliga val. För att exemplifiera; Hastigheten 30km/h väljs vilket innebär att utrymmesklasser för 50km/h blir överflödiga. Man vill då gömma listan för val av utrymmesklasser för 50km/h och detta görs då med visibility attribute. En annan viktig roll som UI n spelar är den hierarki som frågorna besvaras i. Det är viktigt att de parametrar som styr cirkulationsplatsens utformning i större utsträckning ligger överst i hierarkin. Samtidigt är det viktigt att anpassa ordningen efter den metod som projektörer använder sig av vid utformningen av cirkulationsplatser så att konfiguratorn inte känns främmande för användaren. I UI n kan beskrivningar och bilder läggas in för varje fråga som ska besvaras. Detta görs för att ytterligare förenkla för användaren att göra val i konfiguratorn. 33
Figur 17 UI för cirkulationsplatskonfiguratorn 34
5.4 Skapandet av en Cirkulationsplatskonfigurator Lösningarna som presenteras nedan är de bästa lösningarna hitills. Utvecklingsmöjligheterna för konfiguratorn diskuteras i kapitel 7.1. Konfiguratorn är en vidareutveckling av det projekt som utfördes i kursen Utvecklingsprojekt vid LTU läsperiod 4, 2012. Projektet används som förundersökning för att underlätta vid problemlösningen under utvecklandets gång. Konfiguratorn har tagits fram med hjälp av Per Bergström, expert inom Väg och Gata på Tyréns AB, Patrik Jensen, expert inom konfigurering på Tyréns AB samt med den enkätundersökning som utförts. För att kunna följa en struktur har en beskrivning av de parametrar som används i konfiguratorn skapats. Parametrarna går även att hitta i VGU kapitel 7 i avsnittet för korsningar av typ D samt i kapitel 2 i denna rapport. Parametrarna och deras domäner redovisas i tabellform. Figur 18 Beskrivning av parametrar för en cirkulationsplats av typ D 35
Tabell 7 Parameteruppställning Attribut Domän Varianter Cirkulationsplatstyp Tables D1, D2, D4 Rondelltyp Tables Ej-, Delvis-, Helt- överkörbar Antal Infartsvägar Tables 1, 2, 3, 4 Vägren boolean 0,25m - 1,5m Antal Körfält Tables 1, 2 Hastighet Tables 30km/h, 50km/h Dimensionerande Trafik 1KF Tables Bb, Lps, Lspec Dimensionerande Trafik 2KF Tables Lps + P, 2Lps Utrymmesklass 50km/h Tables UKA, UKB, UKC, UKD Utrymmesklass 30km/h Tables UKA, UKB/C, UKD Ytterradie Read Inre Radie Read Rondellradie Tables 2,0m - 30,0m Överkörbar bredd int Vägspecifika attribut Vinkel int 0-360 Tillfartsradie int 2,0m - 30,0m Frånfartsradie int 2,0m - 30,0m Antal Körfält Tillfart Tables 1, 2 Antal Körfält Frånfart Tables 1, 2 Vägbredd Tillfart int 1,5m - Vägbredd Frånfart int 1,5m - Längd Infartsväg int 2,0m - Refug boolean Ja, Nej Radier Refug Tables 0,0m - 1,5m 5.4.1 Implementering av parametrar från VGU till konfiguratorn Med stor respekt för komplexiteten vid projektering av cirkulationsplatser har de parametrar från VGU som styr utformningen av cirkulationsplatser så långt det är möjligt implementerats i utformningen av konfiguratorn. Hänsyn har tagits till byggbarhet vilket innebär att mått har anpassats till standarder som existerar i branschen. Urval för parametrar och mått har gjorts med utgång från VGU, enkätundersökningen samt med hjälp av Per Bergström på Tyréns. Även 36
de funktionskrav som varje komponent i cirkulationsplatsen innehar ska beaktas så att konfiguratorn begränsar utformningen enligt de regler som gäller i VGU samt för att försöka vidhålla den modulära strukturen som konfiguratorn kräver. Utgången har varit den struktur som byggdes upp under förundersökningen. Strukturen har sedan utvecklats genom djupare analys av VGU så att rätt domäner och förhållanden används vid konfigurationen. 5.4.1.1 Utformningen av infartsvägar Figur 19 Utformningen av infartsvägarna Varje enskild infartsväg är sin egen part med anledning till att antalet infartsvägar till en cirkulationsplats kan variera. För att det ska vara möjligt att gömma en infartsväg måste denna utformas till en enskild part. Vägarna är vidare uppdelade antingen med eller utan refug. Infartsvägen med refug tänds då valet i konfiguratorn görs att refug skall finnas på infartsvägen. 37
Figur 20 Refugens vara eller icke vara. Varje infartsväg är utformad med en tillfart och en frånfart vilka räknas mellan refugen och till- och frånfartsradierna. Denna bredd skall vara justerbar enligt de mått som gäller för Sektion tätort gaturum i VGU. Till- och frånfartens bredd är beroende på vilken typ av väg det är. Vägen kan ha fyra olika utformningar; motorväg, flerfältig väg, normal tvåfältsväg och smal gata. Breddens storleksintervall förändras beroende på vilken typ av väg som väljs för infarten. Körfältens bredd varierar mellan 3,0m och 11,0m för att följa VGUs anvisningar, dock kan motorvägen och flerfältsvägen vara av större storlek. Dessa val har fått fria parametrar som kan justeras utan begränsningar. Infartsvägarnas vinkel kan förändras enligt ett vanligt XY-koordinatsystem där vinkeln från den positiva Y-axeln mäts i medurs rotation, dvs den översta infartsvägen står vid 0 rotation lodrätt uppåt. Intervallet för vinkeln är satt till att bero av antalet infartsvägar. Om antalet infartsvägar är fyra kan infartsvägarna rotera som mest 90 medurs. Vid tre infartsvägar är vinkelintervallet istället 120 osv. Intervallet finns till så att användaren inte ska kunna rotera en infartsväg mer än vad som krävs för att få rätt utformning. Till- och frånfartsradierna skall tangera ytterradien samtidigt som de tangerar infartsvägen. Storleken på radierna är anpassade enligt standardradier på RV2 granitsten där domänen utgörs av en vallista som är kopplad till attributen för radierna. Även radierna på refugen är anpassade enligt standardradier dock med möjlighet att bli av mindre storlek än till- och frånfartsradierna. Då valet av cirkulationsplatstyp påverkar radierna har regler skapats som låser till- och frånfartsradiernas förhållande till 1:1 då valet görs att ha en symmetriska korsningskurvor (D1). På samma sätt kan radierna vara av olika storlek för valet D2. D3 är en cirkulationsplatstyp som projekteras ofta på Tyréns. Dock så krävs en helt unik uppbyggnad av sketcherna för att kunna utföra de funktioner som krävs för att konfigurera en sådan cirkulationsplatstyp då infartsvägarna inte 38
infaller rakt mot centrum i cirkulationen. Detta beskrivs ytterligare i kapitel 7.1 om utvecklingsmöjligheter. Utöver de mått som styr utformningen av infartsvägen har korrektionsmått tillkommit för att skapa begränsningar i utformningen. Korrektionsmåtten styr så att den horisontella till- och frånfarten alltid förhåller sig vinkelrät mot till- och frånfartsradierna. Detta har tillkommit då det under förundersökningen upptäcktes att om till- och frånfartsradierna var tillräckligt stora så sköt de förbi till- och frånfarten vilket skapade en oönskad spets på infartsvägen. Korrektionsmåtten styr även så att refugen inte kan skjuta ut utanför infartsvägen så att modellen imploderar. 5.4.1.2 Utformningen av Cirkulationen Figur 21 Rondellradie som egen part Enligt VGU så kan utformningen på cirkulationen se väldigt olika ut beroende på vilka val som görs, se kapitel 3.1.2. För att skapa en fungerande lösning på detta har cirkulationens olika radier bildats genom egna parts. Rondellradien och den överkörbara bredden skall kunna tändas och släckas beroende på om rondelltypen ska vara ej överkörbar, delvis överkörbar eller helt överkörbar. Storleken på rondellradien har standardiserats enligt de radiestorleker som även gäller för till- och frånfartsradierna. Möjligheten att förändra rondellradien är viktig eftersom radien på kanalen för trafikflödet måste vara lägre än kontrollmåtten 50m och 100m beroende på den tillåtna hastigheten genom cirkulationen (VGU, 2004). Om kontrollmåttet överstigs måste antingen rondellradien öka eller tillfartsradien minska för att skapa en snävare kanal genom cirkulationen. 39
Den överkörbara bredden som finns vid rondelltypsvalen delvis överkörbar rondell samt helt överkörbar rondell skall vara ett valfritt mått eftersom den påverkar den inre radien på körarean i cirkulationen. Det är från den inre radien som trafikflödets kanal mäts vilket medför att kontrollmåttet mäts från den överkörbara breddens ytterkant, alltså körareans inre radie. Detta får följden att om kontrollmåttet överstigs vid rondelltyperna delvis överkörbar och helt överkörbar så är det den överkörbara bredden som måste öka (eller tillfartsradien minska). Antalet körfält, dimensionerande fordon, utrymmesklasser och hastighet påverkar storleken på ytterradien. Körfältsbredden har beräknats med utgång från figur 7-118 (VGU, 2004). Värden på bredden har beräknats med de standardradier på rondeller som används samt för de dimensionerande fordon som bredden är anpassad för. Beräkningarna utfördes i Excel och tabulerades för att implementeras som domän för attributet körfältsbredder se bilaga 2. Då körfältets bredd beror av fyra variabler (utrymmesklass, hastighet, rondellradie och dimensionerande trafik) som i sig beror av ytterligare två variabler (antal körfält och rondelltyp) var det viktigt att skapa regler som tolkade bredden beroende på valen som gjordes istället för att skapa en regel för varje möjligt val. En formel för beräknandet av körfältets bredd i cirkulationen skapades för att undvika att modellen skulle bli ohanterbar. Formeln utnyttjar att valet för utrymmesklasser bestäms i förväg genom hastighetsvalet. Antalet körfält avgör vilka dimensionerande fordon som kan trafikera vägen. Vid ett körfält dimensioneras vägen efter Bb, Lps och Lspec medan för två körfält så är de dimensionerande fordonen Lps + P samt Lps + Lps. Detta ger fem alternativa lösningar vilket är en stark reduktion från de många möjliga lösningar som var möjliga innan skapandet av formeln. Då körfältsbredden för två körfält ej finns definierad för radier mindre än 15,0m i VGU så har en regel skapats som ej gör det möjligt att välja radier mindre än just 15,0m vid valet två körfält. Ytterradien ges av rondellradiens storlek, den överkörbara bredden samt körfältsbredden i cirkulationen och kan läsas av som kontrollmått i 40
konfiguratorn. För att samtliga infartsvägar skall få samma ytterradie har dessa låsts i förhållande till varandra med en enkel regel. Eftersom infartsväg 1 är den enda som inte släcks för alla möjliga val så fick de andra infartsvägarnas ytterradier bero av denna. Då attribut beror av ett annat attribut som släcks för vissa val kan modellen bli underdefinierad och skapa felmeddelanden som talar om att modellen ej har en möjlig lösning. Det är då viktigt att skapa regler där attribut inte kopplas med andra attribut som ska släckas. Genom detta arbetssätt är många av de regler som skapats beroende av antingen sin egen part eller av infartsväg 1. I figur 2, kapitel 2, kan utläsas att utrymmesklassen B och C medger användning av vägrenen i cirkulationsplatsen. Detta skapar problem vid beräkningen av ytterradien då måttet vid valet att använda UKB eller UKC beräknas från ytterkant av vägrenen istället från ytterkant av körarean. För att på bästa möjliga sätt kunna beräkna ytterradien för de samtliga fallen har en regeluppsättning skapats som tar hänsyn till de olika beräkningssätten beroende på valet av utrymmesklasser. Konfiguratorn beräknar ytterradien för utrymmesklasserna B och C med vägrenen, rondellradien, den överkörbara bredden samt körfältsbredden. För utrymmesklass A och D så utesluts vägrenen från beräkningarna. Detta får följden att den överkörbara bredden eller rondellradien justeras till en mindre eller större storlek för att få rätt radie på kanalen genom cirkulationen. 41
5.4.1.3 Export från konfigurator till DWG-format För att exporten till DWG-format ska ske så smidigt som möjligt kan en funktion kopplas till konfiguratorn som med en knapptryckning uppdaterar ritningar till cirkulationsplatsen. Funktionen skapas i Tacton Studio och kopplas med en DWG-fil. När konfigurationen för utformningen är klar så uppdateras DWG-filen med den aktuella konfigurationen. Ritningen kan sedan sparas och implementeras i en eventuell situationsplan. Figur 22 Uppdatering av ritning som möjliggör överföring till DWG-format 42
6 RESULTAT En beskrivning görs nedan för att visa resultatet av den programmering som utfördes i Tacton Studio och i SolidWorks. Beskrivningen är numrerad så att den blir enkel att följa. Denna beskrivning uppförs med avsikt att underlätta för utbildning i- och underhåll av konfiguratorn. Implementering av konfigurationen sker sedan i AutoCad med de specifikationer som gäller. 6.1 Beskrivning av Resultat 1. Hämta datavärden från situationsplan Figur 23 Datavärden från situationsplan Antal infartsvägar: 3 st. Väg 1: 15, vägbredd: 13,0m. Väg 2: 205, vägbredd: 15,0m. Väg 3: 289, vägbredd: 9,0m. Maximal ytterradie: 17,0m. Dessa datavärden kommer att begränsa utformningen av cirkulationsplatsen så att den sedan går att implementera i situationsplanen. 43
2. Uppstart av Engineer Figur 24 Start av Engineer innan konfiguration När assembly-filen och Tacton Studios konfiguratorfil är öppnade i SW är det möjligt att starta Engineer som är det program som styr konfiguratorn. Tacton Studio hämtar informationen från konfiguratorfilen och öppnar det UI som är skapat. 44
3. Konfigurera cirkulation och rondell Figur 25 Val i konfiguratorn som gäller cirkulationen och rondellen. De val som görs för cirkulationsplatsen är; Cirkulationsplatstyp: D2 Rondelltyp: Ej överkörbar Antal Infartsvägar: 3 st Antal körfält: 1 st Dimensionerande hastighet: 30km/h Dimensionerande trafik: Lps Utrymmesklass: UKA Rondellradie: 7,5m Ytterradie = 15,8m Valen har gjorts slumpmässigt utan hänsyn till nuvarande trafiksituation med undantaget att antalet infartsvägar är 3 st och maximal ytterradie är 17,0m enligt de datavärden som hämtades från situationsplanen. 45
4. Konfigurera infartsväg 1 Figur 26 Konfigurering av infartsväg 1 Val för infartsväg 1 är följande: Vinkel: 15 Tillfartsradie: 6,0m Frånfartsradie: 30,0m Antal Körfält: 1 st Bredd Tillfart: 5,5m Bredd Frånfart: 7,5m Refug: Ja Refug radie: Ingen Precis som för cirkulationen är dessa val slumpmässigt gjorda enligt med undantag för de värden som hämtades från situationsplanen. 46
5. Konfigurera infartsväg 2 Figur 27 Konfigurering av infartsväg 2 Val för infartsväg 2 är följande: Vinkel: 205 Tillfartsradie: 25,0m Frånfartsradie: 25,0m Antal Körfält: 1 st Bredd Tillfart: 7,5m Bredd Frånfart: 7,5m Refug: Ja Refug radie: Ingen Valen för infartsväg 2 har gjort med estetisk baktanke. 47
6. Konfigurera infartsväg 3 Figur 28 Konfigurering av infartsväg 3 Val för infartsväg 3 är följande: Vinkel: 289 Tillfartsradie: 7,5m Frånfartsradie: 20,0m Antal Körfält: 1 st Bredd Tillfart: 4,5m Bredd Frånfart: 4,5m Refug: Nej Radierna valdes för att passa ihop med de övriga infartsvägarna. Refug valdes bort med tanke på att vägen var smalare än övriga infartsvägar. 48
7. Uppdatera ritning Figur 29 Uppdatering av cirkulationsplatsens ritning Ritningen som är kopplad till konfiguratorn måste uppdateras innan den kan exporteras till DWG-format. Figur 30 Konfigurering av ritningsspecifikationer Ritningsvyn justeras till *Front då sketchen är ritad i Front -planet i SW. Skalan ska alltid vara 1:1 då situationsplaner från kommunen är ritade i den skalan. När ritningen är justerad så sparas den till DWG-format. 49
8. Implementering i situationsplan Figur 31 Cirkulationsplatsen injusterad i situationsplanen Cirkulationsplatsen justeras in så att centrum hamnar på utsatt punkt. För att förenkla processen har jag gjort ett block av cirkulationsplatsen så att samtliga linjer ständigt följer med förflyttningarna i ritningen. De stödlinjer som ritades upp för att kunna hämta datavärden tas bort. 50
9. Justering Figur 32 Efter justering av linjer och anpassning till befintligt nät Efter det att cirkulationsplatsen är på plats måste linjer i cirkulationen trimmas bort. Till- och frånfartsradierna kopplas till det befintliga nätet. Vissa ändringar i refugerna är gjorda i efterhand för att anpassa för den GC-trafik som finns i planen. Resultatet blir en konfigurerad cirkulationsplats helt enligt de regler som gäller för utformning enligt VGU. Total tidsåtgång för denna konfiguration var 20 minuter. 5 min för inhämtning av data från situationsplanen, 5 min för konfigurering av infartsvägar och cirkulation samt 10 min för att justera cirkulationplatsen i AutoCad. Tidsåtgången varierar beroende på hur erfaren användaren är. Vad som är uppenbart i figur 32 är att systemhandlingen ej är helt färdigställd. Litterering och utseende kan utvecklas ytterligare enligt den modell som projektörer använder på Tyréns vid överlämnandet av handlingarna. 51